6 Лекция 9 Физико-механические свойства солей и пути улучшения их свойств

После завершения основных производственных процессов получения кристаллических продуктов, при их хранении на складах и транспортировке протекают вторичные физико-химические процессы – сорбция влаги из воздуха или подсыхание, перекристаллизация вследствие гидратации, дегидратации или полиморфных превращений. Иногда это приводит к существенному изменению потребительских качеств кристаллических продуктов – размеров частиц, сыпучести.

Гигроскопические свойства кристаллических веществ

Влажностью или влагосодержанием вещества называют содержание в нем гигроскопической воды. Влажность – отношение массы влаги к массе влажного материала. Влагосодержание – отношение массы влаги к массе абсолютно сухого материала. Наибольшее количество воды, которое может свободно удерживаться веществом называется максимальной или полной влагоемкостью. Ее обычно выражают в массовых процентах по отношению к сухому веществу. Различают сорбционную и капиллярную влагоемкость, их сумма равна максимальной влагоемкости. Максимальная влагоемкость водорастворимых веществ теоретически равна бесконечности, так как при контакте с водой они образуют сначала насыщенные, а затем бесконечно разбавленные растворы. Для медленно растворяющегося вещества за его максимальную влагоемкость условно принимают наибольшее количество удерживаемой его массой воды (в виде раствора) после фильтрования через слой под действием гравитации.

Гигроскопичность – способность веществ поглощать влагу из воздуха. Гигроскопичностью обладают все гидрофильные твердые вещества. Вначале влага адсорбируется на поверхности тела, затем постепенно заполняет капилляры. С ростом относительной влажности воздуха растет и влажность вещества. Максимальная влажность достигается при 100%-ной относительной влажности воздуха. Отношение равновесного давления водяного пара над содержащим влагу веществом к давлению водяного пара над насыщенным раствором вещества при той же температуре или относительная влажность воздуха, при которой вещество не поглощает и не теряет воду называется гигроскопической точкой вещества. Например, гигроскопическая точка суперфосфата при 25С – 75%, то есть он начинает увлажняться только при влажности воздуха более 75%. Гигроскопичность нерастворимых в воде веществ мала. Их естественная влажность обычно не превышает сотых долей процента.

По гигроскопичности кристаллические вещества делят на несколько групп:

1. очень сильно гигроскопичные – гигроскопическая точка ниже 50% (нитрат кальция);

2. сильно гигроскопичные – г.т. 50-60% (диаммофос, нитрофоска);

3. гигроскопичные – г.т. 60-70% (аммонизированный суперфосфат);

4. слабо гигроскопичные – г.т. 70-80% (аммофос, хлорид калия);

5. почти негигроскопичные – г.т. 80-85% (сульфат аммония);

6. практически негигроскопичные – г.т. выше 86% (сульфат калия, мономагний фосфат).

Мелкокристаллические и зернистые материалы обладают сыпучестью, то есть способностью свободно вытекать под действием гравитационных сил. Многие из них при хранении теряют это ценное качество, превращаясь в сплошную массу, в которой отдельные зерна более или менее прочно сцеплены между собой. Это затрудняет их транспортировку и применение. Главной, наиболее распространенной причиной потери сыпучести является слеживание водорастворимых мелкокристаллических и гранулированных материалов, то есть превращение их в уплотненные слежалые массы. Слеживание вызывается образованием в точках касания частиц фазовых контактов – твердых солевых мостиков, которые приводят к сцеплению частиц и агломерации материалов. Фазовые контакты появляются в результате диффузии ионов и молекул и перекристаллизации вещества. Вследствие диффузии поверхность зерен сглаживается, масса переносится из выпуклых участков к вогнутым участкам, образующимся в точках касания под действием статических нагрузок. Слеживание - длительный процесс, который протекает в течение десятков часов, дней и даже месяцев и требует определенных условий: достаточно высокой температуры, влажности продукта, высокого давления на слой.